前言
还是和ARM7做对比进行学习
寄存器的总体区别
由于arm7有七种工作模式，而cortex只有两种，所以在寄存器方面有很大的区别。
| 用户模式 | 系统模式 | 管理模式 | 中止模式 | 为定义模式 | IRQ模式 | FIQ模式 | cortex |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R0 | R0 | R0 | R0 | R0 | R0 | R0 | R0 |
| R1 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 | R1 |
| R2 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 | R2 |
| … | … | … | … | … | … | … | |
| R7 | R7 | R7 | R7 | R7 | R7 | R7 | R7 |
| R8 | R8 | R8 | R8 | R8 | R8 | R8_FIQ | R8 |
| … | … | … | … | … | … | …_FIQ | … |
| R12 | R12 | R12 | R12 | R12 | R12 | R12_FIQ | R12 |
| R13(SP) | R13 | R13_SVC | R13_ABT | R13_UND | R13_IRQ | R13_FIQ | R13 |
| R14 (LR) | R14 | R14_SVC | R14_ABT | R14_UND | R14_IRQ | R14_FIQ | R14 |
| R15(PC) | PC | PC | PC | PC | PC | PC | PC |
| CPSR | CPSR | CPSR | CPSR | CPSR | CPSR | CPSR | xPSR |
| SPSR_SVC | SPSR_ABT | SPSR_UND | SPSR_IRQ | SPSR_FIQ | |||
| PRIMASK | |||||||
| FAULTMASK | |||||||
| BASEPRI | |||||||
| CONTROL |
在arm7中，R0–R7的通用寄存器所有模式共用，而R8–R12寄存器中，快中断模式有自己独立的寄存器，可以快速处理中断，而其他模式还是共用寄存器。SP和LR中用户模式和系统模式共用寄存器，其他模式有独立寄存器，每个异常模式有自己的SPSR用于保存之前的cpsr，中断处理后进行返回。
M3就没有这么繁琐的寄存器，它有R0–R15的通用寄存器，也有CPSR，不过换了个名字xPSR。同时新增了用于控制异常的使能和失能寄存器PRIMASK, FAULTMASK 和 BASEPRI。以及用于定义特权级别，还用于选择当前使用哪个堆栈指针的控制寄存器CONTROL
程序状态寄存器
在arm7时代的程序状态寄存器是这样的。将整个寄存器划分为4个域，[31-24]是标志域，用于判断计算是否溢出进位为0等。[23-16]是状态域没有使用，[15-8]是扩展域没有使用，[7-0]是控制域用于控制中断的模式。
| 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26-25 | 24 | 23 16 | 15-8 | 7 | 6 | 5 | 4-0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N | Z | C | V | Q | unused | J | unused | unused | I | F | T | MODE |
cortex的程序状态寄存器xpsr,将整个寄存器分为三个子状态寄存器（部分位没有使用）：
应用程序 PSR（APSR）—对应cpsr标志域[31-27]，（由8位减到5位）
执行 PSR（EPSR）—对应cpsr没有使用的状态域和扩展域
中断号 PSR（IPSR）—对应cpsr的控制域[8-0]（增加了1位）
| 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26-25 | 24 | 23 -16 | 15-10 | 9 | 8-0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N | Z | C | V | Q | ICI/IT | T | unused | ICI/IT | 中断号 |
APSR
N:表示两个有符号整数运算时,N==1表示运算结果为负数，N=0表示运算结果为正数或者零。
Z:Z=1表示运算结果为0，Z=0表示运算结果不为0
C：无符号加法运算产生进位，则C=1，无符号减法运算产生溢出，则C=0；
V：有符号加减运算产生溢出，则V=1；
Q：饱和条件码标志位
IPSR
在arm7中，是通过一个特定的数来表示某个模式，而cortex中，只有两个模式，所以当IPSR等于0时候，处于线程模式时，在手柄模式下，为当前异常的异常号。
EPSR
用来说明是arm指令还是thumb指令，其实也就是控制域的[5]位
T:Thumb状态， T=1，ARM状态，T=0；
通用状态寄存器
由R0到R12寄存器构成，其中R0到R7是低组寄存器。所有指令都能访问它们，复位后的初始值是不可预料的。R8-R12 被称为高组寄存器。这是因为只有很少的 16 位 Thumb 指令能访问它们， thumb-2 指令则不受限制。复位后的初始值也是不可预料的。
中间结果保存寄存器R12
R12一般用在子程序连接代码中使用，作为子程序的中间结果寄存器
堆栈指针寄存器R13（sp）
在 CM3 中有两个堆栈指针，当引用 R13（时，引用到的是当前正在使用的那一个，另一个必须用特殊的指令来访问（ MRS,MSR指令）。
主堆栈指针（MSP），或写作 SP_main。这是缺省的堆栈指针，它由 OS 内核、异常服务例程以及所有需要特权访问的应用程序代码来使用。
进程堆栈指针（PSP），或写作 SP_process。用于常规的应用程序代码（不处于异常服用例程中时）。
连接寄存器R14(LR)
当通过BL跳转到子程序时，R14就被设置成子程序的返回地址，在子程序中把LR的值赋值给pc就可以实现子程序的返回。如 MOV PC,LR 或者 BX LR;
程序计数器R15(PC)
CM3 内部使用了指令流水线，读 PC 时返回的值是当前指令的地址+4。
异常/中断屏蔽寄存器组
该寄存器组总共有3个寄存器，只有在特权级下，才允许访问这 3 个寄存器。
使用MRS/MSR指令访问这三个寄存器，比如：
MRS R0, BASEPRI ;读取BASEPRI到R0中
MSR BASEPRI, R0 ;将R0数据写入到BASEPRI中
PRIMASK寄存器
只有单一比特的寄存器。置为1后，就关掉所有可屏蔽异常，只剩下NMI和硬Fault的异常可以响应。默认值是0，表示没有关闭中断。
FAULTMASK寄存器
只有单一比特的寄存器。置为1后，只有NMI异常可以响应。默认值为0，表示没有关异常。
BASEPRI寄存器
该寄存器最多有9位（由表达优先级的位数决定）。定义了被屏蔽优先级的阈值。当它被设置为某个值后，所有优先级号大于等于此值的中断都被关。若设置成0，则不关断任何中断，0为默认值。
控制寄存器（Control）
CONTROL[1]：
为0表示选择MSP(主堆栈指针，默认情况)，为1表示选择PSP（进程堆栈指针）；
当为Handle模式下不允许向该位写1，也就是在Handle模式下。改为一直为0；仅当处于特权级的线程模式下，此位才可写，其它场合下禁止写此位。
CONTROL[0]：
为0表示特权级的线程模式，为1表示用户级的线程模式，Handler 模式永远都是特权级的；